Научноизследователската работа на проф. Ченгелова е съсредоточена в няколко основни направления. Първото от тях е свързано с разработването на концепции, теории и методологии за емпирични социологически изследвания, разкриването на онтологичните и епистемологичните специфики на количествените и качествените методи. Тя е водещ автор на методологически изследвания върху същността, функционалните характеристики и когнитивните специфики на количествените методи. Разработва и въвежда в българската изследователска практика иновативна интерпретация на методите за провеждане на дискусии във фокус групи и дълбочинни интервюта. Въвежда понятието „когнитивно насилие над респондента“ и обяснява причините за отказите от участие в социологически изследвания.
От 2010 г. насам проф. Емилия Ченгелова е водещ български изследовател в областта на теоретичните рефлексии и емпиричното изучаване на „икономиката в сянка“. Тя доказва, че „икономиката в сянка“ е специфичен вид девиантно поведение, което е напълно осъзнато от индивидите и се практикува в търсене на преки икономически изгоди. Конструира и по емпиричен път доказва съществуването на осем поведенчески модела, в рамките на които индивидите осъществяват икономически практики в сянка. Разработва мултифакторна теория за факторната детерминираност на „икономиката в сянка“ – теория без аналог в европейската и в българската изследователска практика. През 2023 г. ръководеният от проф. Ченгелова екип конструира и изчислява уникален по своя характер Индекс на толерантността на населението към „икономиката в сянка“ (Индекс SETI).
Основната цел на програмата на проф. Емилия Ченгелова за управление и развитие на Института по философия и социология в БАН за периода 2026–2030 г. е утвърждаването на института като водещ европейски и национален академичен център за социални и хуманитарни науки в България и в Югоизточна Европа. Програмата предвижда институтът да се утвърди като разпознаваем научен център със значим принос към развитието на българската наука, да създава изпреварващо знание за развитието на българското общество и да допринася за развитието на социологията и философията в европейското научно пространство и в световен мащаб, отбелязват от БАН.